T   0843—2009  無(wú) 機(jī) 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 材 料 試 件 成 型 方 法  ( 圓 柱 形 )

1  適用范圍

本方法適用于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料徑高比為1:1的圓柱形試件的靜壓成型，對(duì)于徑 高比為1:1.5或1:2試件的靜壓成型，在增加試模高度的前提下亦可參考本方法。

2  儀器設(shè)備

2.1     方孔篩：孔徑53mm 、37.5mm.31.5mm 、26.5mm 、4.75mm和2 . 36mm的篩各1個(gè)。

2.2      試模：粗粒材料，試模內(nèi)徑150mm、壁 厚 1 0mm、高應(yīng)滿足放入上下墊塊后余 150mm; 中粒材料，試模內(nèi)徑100mm、壁厚10mm、高應(yīng)滿足放入上下墊塊后余100mm; 細(xì) 粒材料，試模內(nèi)徑50mm、壁厚10mm、高應(yīng)滿足放入上下墊塊后余50mm。適用于不同材料的試模尺寸如圖T 0843-1 所示。

圖 T  0843-1   圓柱形試件和壓塊設(shè)計(jì)尺寸(尺寸單位：mm)

注 ：H11/C10  表示墊塊和試模的配合精度。

2.3  電動(dòng)脫模器。

2.4     反力架：反力為400kN 以上。

2.5     液壓千斤頂：200～1000kN。

2.6     鋼板尺：量程200mm或300mm, 最小刻度1mm。

2.7    游標(biāo)卡尺：量程200mm或300mm。

2.8    電子天平：量程不小于15kg, 感量為0.1g; 量程不小于4000g, 感量為0.01g。

2.9     壓力試驗(yàn)機(jī)：可替代千斤頂和反力架，量程不小于2000kN, 行程、速度可調(diào)。

3  試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1  試件的徑高比一般為1:1,根據(jù)需要也可成型1:1.5或1:2的試件。試件需根據(jù)壓實(shí)度水平成型，按照體積標(biāo)準(zhǔn)，采用靜力壓實(shí)法制備。

3.2 將具有代表性的風(fēng)干試料(必要時(shí)，可在50℃烘箱內(nèi)烘干),用木錘和木碾搗碎，但應(yīng)避免破壞粒料的原粒徑。按照公稱最大粒徑的大一級(jí)篩，將試料過(guò)篩并進(jìn)行分類(lèi)。

3.3 在預(yù)定做試驗(yàn)的前一天，取有代表性的試料測(cè)定其風(fēng)干含水率。細(xì)粒材料應(yīng)不少于100g;中粒材料應(yīng)不少于1000g;粗粒材料應(yīng)不少于2000g。

3.4    按照本規(guī)程T  0804測(cè)定無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的最佳含水率和最大干密度。

3.5    根據(jù)擊實(shí)結(jié)果，稱取一定質(zhì)量的風(fēng)干試料，其質(zhì)量隨試件大小而變。對(duì)φ50mm×50mm的小試件，1個(gè)試件約需干試料180～210g;對(duì)于φ100mm×100mm  的中試件，1個(gè)試件約需干試料1700～1900g; 對(duì)于φ150mm×150mm  的大試件，1個(gè)試件約需干試料5700～6000g。

對(duì)于細(xì)粒材料，宜一次稱取6個(gè)試件的料；對(duì)于中粒材料，宜一次稱取一個(gè)試件的料； 對(duì)于粗粒材料，宜一次只稱取一個(gè)試件的料。

3.6  將準(zhǔn)備好的試料分別裝入塑料袋中備用。

4  試驗(yàn)步驟

4.1  調(diào)試成型所需要的各種設(shè)備，檢查是否運(yùn)行正常；將成型用的模具擦拭干凈，并涂抹機(jī)油。成型中、粗粒材料時(shí)，試模筒的數(shù)量應(yīng)與每組試件的個(gè)數(shù)相配套。上下墊塊應(yīng)與試模筒相配套，上下墊塊能夠剛好放入試筒內(nèi)上下自由移動(dòng)(一般來(lái)說(shuō)，上下墊塊直徑比 試筒內(nèi)徑小約0.2mm) 且上下墊塊完全放入試筒后，試筒內(nèi)未被上下墊塊占用的空間體積能滿足徑高比為1:1的設(shè)計(jì)要求。

4.2     根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮捅环€(wěn)定材料粒徑成型相應(yīng)數(shù)量的試件。

4.3  根據(jù)擊實(shí)結(jié)果和無(wú)機(jī)結(jié)合料的配合比按式(T0843-1)計(jì)算每份料的加水量、無(wú)機(jī)結(jié)合料的質(zhì)量。

4.4     將稱好的試料放在長(zhǎng)方盤(pán)(約400mm×600mm×70mm)內(nèi)。向試料中加水拌料、 悶料。石灰穩(wěn)定材料、水泥和石灰綜合穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰綜合穩(wěn)定材料、水泥粉煤灰綜合穩(wěn)定材料，可將石灰或粉煤灰和試料一起拌和，將拌和均勻后的混合料放在密閉容器或塑料袋中(封口)內(nèi)浸潤(rùn)備用。

對(duì)于細(xì)粒材料(特別是黏質(zhì)土).浸潤(rùn)時(shí)的含水率應(yīng)比最佳含水率小3%;對(duì)于中粒材 料和粗粒材料可按最佳含水率加水；對(duì)于水泥穩(wěn)定類(lèi)材料，加水量應(yīng)比最佳含水率小1%～2%。

注①:應(yīng)加的水量可按下式計(jì)算：

             (T 0843-1)

式中：m_w——混合料中應(yīng)加的水量(g);

m_n——混合料中素土(或集料)的質(zhì)量(g);  其含水率w_n(風(fēng)干含水率)(%);

m_c——混合料中水泥或石灰的質(zhì)量(g);其原始含水率w_c (%) (水泥的w_c通常很小，也可忽略不計(jì));

w——要求達(dá)到的混合料的含水率(%)。

浸潤(rùn)時(shí)間要求為：黏質(zhì)土12～24h,粉質(zhì)土6～8h,砂類(lèi)土、砂礫土、紅土砂礫、級(jí)配砂 礫等可縮短到4h 左右，含土很少的未篩分碎石、砂礫及砂可縮短到2h 。浸潤(rùn)時(shí)間一般不 超過(guò)24h。

4.5     在試件成型前1h 內(nèi)，加入預(yù)定數(shù)量的結(jié)合料并拌和均勻。在拌和過(guò)程中，應(yīng)將預(yù) 留的水(對(duì)于細(xì)粒材料為3%,對(duì)于水泥穩(wěn)定類(lèi)為1%～2%)加入試料中，使混合料達(dá)到 最佳含水率。拌和均勻的加有水泥的混合料應(yīng)在1h 內(nèi)按下述方法制成試件，超過(guò)1h的 混合料應(yīng)作廢。其他結(jié)合料穩(wěn)定材料，混合料雖不受此限，但也應(yīng)盡快制成試件。

4.6    用反力框架和液壓千斤頂，或采用壓力試驗(yàn)機(jī)制件。

將試模配套的下墊塊放入試模的下部，但外露20mm左右。將稱量的規(guī)定數(shù)量m?  的 穩(wěn)定材料混合料分2～3次灌入試模中，每次灌入后用夯棒輕輕均勻插實(shí)。如制取φ50mm×50mm 的小試件，則可將混合料一次倒入試模中，然后將與試模配套的上墊塊放 入試模內(nèi)，也應(yīng)使其外露20mm左右(即上、下墊塊露出試模外的部分應(yīng)相等)。

4.7 將整個(gè)試模(連同上、下墊塊)放到反力框架內(nèi)的千斤頂上(千斤頂下應(yīng)放一扁球座)或壓力機(jī)上，以1mm/min 的加載速率加壓，直到上下壓柱都?jí)喝朐嚹橹埂＞S持壓力 2min。

4.8 解除壓力后，取下試模，并放到脫模器上將試件頂出。用水泥穩(wěn)定有黏結(jié)性的材料(如黏質(zhì)土)時(shí)，制件后可立即脫模；用水泥穩(wěn)定無(wú)黏結(jié)性細(xì)粒材料時(shí)，最好過(guò)2～4h再脫模；對(duì)于中、粗粒材料的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料，也最好過(guò)2～6h  脫模。

4.9 在脫模器上取試件時(shí)，應(yīng)用雙手抱住試件側(cè)面的中下部，然后沿水平方向輕輕旋轉(zhuǎn)，待感覺(jué)到試件移動(dòng)后，再將試件輕輕抱起，放置到試驗(yàn)臺(tái)上。切勿直接將試件向上拔起。

4.10   稱試件的質(zhì)量m?,小試件精確至0.01g;中試件精確至0.01g;大試件精確至0.1g。然后用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件高度h, 精確至0.1mm。檢查試件的高度和質(zhì)量，不滿足成 型標(biāo)準(zhǔn)的試件作為廢件。

4.11 試件稱量后應(yīng)立即放在塑料袋中封閉，并用潮濕的毛巾覆蓋，移放至養(yǎng)生室。

5  計(jì)算

單個(gè)試件的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量：

                                     (T  0843-2)

考慮到試件成型過(guò)程中的質(zhì)量損耗，實(shí)際操作過(guò)程中每份試件的質(zhì)量可增加0~2%,即：

                （ 0843-3)        

每個(gè)試件的干料(包括被穩(wěn)定材料和無(wú)機(jī)結(jié)合料)總質(zhì)量：

       （0843-4)

每個(gè)試件中的無(wú)機(jī)結(jié)合料質(zhì)量：

外摻法                        （0843-5) 

內(nèi)摻法                       m?=m?×α      （0843-6)

每個(gè)試件中干的被穩(wěn)定材料質(zhì)量：

m?=m?-m?  (T 0843-7)

每個(gè)試件中的加水量：

m_w=(m?+m?)×w_opt        (T 0843-8) 

驗(yàn)算：

                   (T 0843-9)

式中：V——試件體積(cm3);

W_opt——混合料最佳含水率(%);

ρ_dmax——混合料最大干密度(g/cm3);

γ——混合料壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)(%); 

——混合料質(zhì)量(g);

m?——干混合料質(zhì)量(g);

m?——無(wú)機(jī)結(jié)合料質(zhì)量(g);

m?——干的被穩(wěn)定材料質(zhì)量(g);

δ——計(jì)算混合料質(zhì)量的冗余量(%); 

α——無(wú)機(jī)結(jié)合料的摻量(%);

m_w——加水質(zhì)量(g)。

 6 結(jié)果整理

6.1 小試件的高度誤差范圍應(yīng)為0～1.0mm之間，中試件的高度誤差范圍應(yīng)為0~1.5mm 之間，大試件的高度誤差范圍應(yīng)為0~2.0mm 之間。

6.2 質(zhì)量損失：小試件應(yīng)不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的5g,中試件應(yīng)不超過(guò)25g,大試件應(yīng)不超過(guò)50g。

7 記錄

本試驗(yàn)的記錄格式見(jiàn)表T 0843-1。

表T 0843-1 穩(wěn)定材料圓柱形試件成型記錄表格

工程名稱                                        混合料名稱                  

土質(zhì)類(lèi)型                                       結(jié)合料類(lèi)型及劑量(%)                      

最佳含水率(%)                                            最大干密度(g/cm3)                                       

試件壓實(shí)度(%)                       試件標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量(g)                

                                                             續(xù)表T 0843-1

試驗(yàn)：                          校核：                           試驗(yàn)日期：

條文說(shuō)明

圓柱形試件是無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料物理力學(xué)性能試驗(yàn)的基本形狀之一，是強(qiáng)度試驗(yàn)、 模量試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件。圓柱形試件尺寸一般分為三種規(guī)格，根據(jù)穩(wěn)定材料粒徑的大小而選擇，穩(wěn)定材料混合料的粒徑越大，試件尺寸也越大。

為了便于試驗(yàn)操作，圓柱形試件尺寸的徑高此一般為1:1,這也是目前我國(guó)相關(guān)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)格，盡管這種規(guī)格尺寸的試件在進(jìn)行頂面壓力試驗(yàn)時(shí)(如抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 或抗壓回彈模量試驗(yàn))存在頂面的應(yīng)力紊亂現(xiàn)象，有些研究人員認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果失真，但是  通過(guò)我國(guó)“七五”期間相關(guān)的研究成果認(rèn)為，這種試驗(yàn)結(jié)果與工程現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)果基本吻合， 且目前設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)參數(shù)均采用這種方法測(cè)定的試驗(yàn)結(jié)果，因此，本規(guī)程仍采用這種 規(guī)格試件做為標(biāo)準(zhǔn)試件。

在科學(xué)研究中，根據(jù)需要可采用徑高比為1:1.5或1:2甚至1:2.5(或1:3)的試 件，其成型方法同本規(guī)程。但需要注意，隨著徑高比的增加，不僅單個(gè)試件的質(zhì)量顯著增 加，而且試件中部的壓實(shí)、試件成型后的脫模等都將帶來(lái)較大困難，這將對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn) 定性產(chǎn)生影響。

成型試驗(yàn)根據(jù)試件尺寸的大小一般需要2～3d, 大致分為三個(gè)步驟：成型前一天進(jìn)行 試料準(zhǔn)備，包括悶料；然后第二天上午可進(jìn)行壓實(shí)成型；下午再進(jìn)行脫模、稱量。

試件是按一定標(biāo)準(zhǔn)密度或壓實(shí)度成型的，因此需要對(duì)成型后試件的密度或壓實(shí)度進(jìn) 行計(jì)算評(píng)價(jià)，以確保試件滿足成型要求，即按照試件的實(shí)際幾何尺寸計(jì)算試件的體積，然 后根據(jù)試件實(shí)際質(zhì)量計(jì)算出試件的密度，進(jìn)而計(jì)算出試件壓實(shí)度。 一般要求成型后試件 的壓實(shí)度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度的±1%。

在成型過(guò)程中，一般情況下會(huì)有少量水分?jǐn)D出，在計(jì)算試件干密度時(shí)可忽略。如果擠 出水過(guò)多或出現(xiàn)試件難以壓實(shí)成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，說(shuō)明原擊實(shí)結(jié)果有問(wèn)題，或者成型的配料計(jì)算 有誤，需要認(rèn)真檢查、復(fù)核，找出原因，重新成型。

對(duì)于粗粒式穩(wěn)定材料(特別是水泥穩(wěn)定類(lèi)材料)由于細(xì)集料較少，在成型過(guò)程中，內(nèi)壁涂機(jī)油是必要的。同時(shí)避免表面出現(xiàn)裂紋，應(yīng)保持試模內(nèi)壁光潔度，試?？跓o(wú)毛刺、變形，試筒垂度、試模直徑公差滿足要求。在脫模過(guò)程中為了減少對(duì)試件的損傷，延長(zhǎng)脫模 時(shí)間是必要的。用水泥穩(wěn)定有黏結(jié)性的材料(如黏性土)時(shí)，制件后可立即脫模，用水泥穩(wěn)定無(wú)黏結(jié)性材料時(shí)，最好過(guò)2～4小時(shí)再脫模；對(duì)于中、粗粒材料的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材 料，也最好過(guò)2～6個(gè)小時(shí)脫模。此外，對(duì)于所有試件在脫模過(guò)程中應(yīng)做到輕拿輕放，防止 脫模搬運(yùn)過(guò)程中對(duì)試件的損傷。

實(shí)際使用的石灰有兩種， 一種是用塊灰自行消解的消石灰粉(通常過(guò)2mm 的篩),另 一種是袋裝生石灰粉。試驗(yàn)時(shí)采用的石灰應(yīng)與施工現(xiàn)場(chǎng)所用石灰相同。當(dāng)采用生石灰粉時(shí)，在制作試件前，須與被穩(wěn)定材料拌和后一起進(jìn)行浸潤(rùn)，且浸潤(rùn)時(shí)間不應(yīng)少于3h,使 生 石灰粉能充分消解。否則，試件在養(yǎng)生過(guò)程中易由于生石灰粉膨脹而損壞。

400kN 反力架和液壓千斤頂適宜用于制備φ50mm×50mm   的試件，也可用于制備 φ100mm×100mm  的試件。用于制備φ150mm×150mm  的試件時(shí)，有時(shí)壓力不夠，宜采用 不小于1000kN 的壓力機(jī)或反力架和千斤頂。制作試件時(shí)，要特別注意兩端墊塊是否均 勻進(jìn)入。如發(fā)現(xiàn)墊塊的一側(cè)已進(jìn)入試模筒內(nèi)并已與筒頂齊平，而另一側(cè)尚未完全進(jìn)入筒 內(nèi)，則應(yīng)解除壓力后旋轉(zhuǎn)試模筒，然后再繼續(xù)加壓，直到墊塊完全進(jìn)入試模筒內(nèi)。如加壓 過(guò)程中應(yīng)注意，否則壓力過(guò)大易將試模筒壓壞(中間鼓出)。